(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210793896.8 (22)申请日 2022.07.07 (71)申请人 江苏海事职业技术学院 地址 211112 江苏省南京市江宁区格致路 309号 (72)发明人 吕太之　吕馨悦　邹玉娟　陈营营　 (74)专利代理 机构 南京纵横知识产权代理有限 公司 32224 专利代理师 邓东旭 (51)Int.Cl. G06F 16/29(2019.01) G06F 16/215(2019.01) G06F 16/28(2019.01) G06F 16/25(2019.01) H04L 41/0631(2022.01)H04L 43/0829(2022.01) H04L 1/00(2006.01) (54)发明名称 一种船舶自动识别系统数据处理系统及方 法 (57)摘要 本发明公开了船舶自动识别系统技术领域 的一种船舶自动识别系统数据处理系统及方法， 包括： 收集基站的AIS报文； 采用流式计算技术对 AIS报文进行清洗后， 推送到Redis缓存中； 基于 清洗后的AIS报文进行实时性能指标统计； 结合 实时性能指标统计结果进行可视化展示。 本发明 通过对AIS数据实时清洗去重， 有效改善了AIS数 据质量。 权利要求书2页 说明书12页 附图3页 CN 115422308 A 2022.12.02 CN 115422308 A 1.一种船舶自动识别系统数据处 理方法， 其特 征是， 包括： 收集基站的AIS报文； 采用流式计算 技术对AIS报文 进行清洗后， 推送到Redis缓存中； 基于清洗后的AIS报文 进行实时性能指标统计； 结合实时性能指标统计结果进行 可视化展示。 2.根据权利要求1所述的船舶自动识别系统数据处理方法， 其特征是， 采用流式计算技 术对AIS报文 进行清洗， 包括： AIS数据去重： 通过Redis的TTL特性实现设定时间以内相同AIS报文的去重， 通过Flink 中的filter算子过 滤掉重复的数据； AIS数据解析： 按照VDM协议将报文转换解析流程首先判断CRC校验是否一致， 即计算报 文的CRC码与传递的CRC码是否一致， 如果不一致， 表 明该条报文存在错误； 数据一致， 对应 报文类型信息按照给定的起始位寻找对应的起始字节， 连续取指定位宽的数据， 再经过转 换合并成需要的信息； 错误数据甄别： 将存在错误的AIS报文数据甄别出来并进行修复， 主要错误有经纬度异 常、 速度和航向异常、 接收顺序错误、 以及 多船使用同一MMSI码， 修复的数据打上标记， 通过 Kafka消息队列同时存 储到Doris数据库和下一级Fl ink集群进行 下一步操作。 3.根据权利要求1所述的船舶自动识别系统数据处理方法， 其特征是， 所述方法还包括 在规定时间内没有接收到相应的AIS报文时， 进行AIS报文数据预测， 具体包括： 预测下一包AIS接收时间： 基于当前报文船舶速度和转向变换获得下次预收取报文的 时间和位置， 以船舶M MSI码为键值， 将该 船舶AIS下一包预测接收时间存 储到Redis缓存中： Tpredict＝T+ΔT 其中： Tpredict为下一包接收预测时间， T为当前包接收的时间， ΔT为预测的间隔时 间， 设置失效时间为预测AIS发送时间 间隔的一 倍， 即2ΔT； 处理Redis失效数据： 如果基站在失效时间之内接收到AIS报文， 根据 新接收的AIS数据 更新缓存中的下一包AIS接收时间和数据失效时间； 如果在失效时间内没有接收到船舶新 的AIS数据， 表示存在AIS数据丢失现象， 通过已有的船舶轨 迹信息填充缺失的轨 迹信息。 4.根据权利要求1所述的船舶自动识别系统数据处理方法， 其特征是， 基于清洗后的 AIS报文进行实时性能指标统计， 包括： 基础数据统计： 按网格实时统计更新船舶的密度， 按基站实时统计覆盖的船台数量以 及系统的实际容 量， 按辖区统计AIS报文数量、 AIS发送时间 间隔； 错误数据统计： 包括船舶位置错 误、 航行状态(速度和航行角)错 误和复用M MSI码统计。 丢包数据统计： 判断船舶离最近基站容量， 如果容量<0.8， 表示基本不存在时隙复用， 排除由基站因素导致的A IS数据丢包； 如果容量大于0.8， 按照船岸之间的距离判断AIS丢包 原因， 其中， 如果排除基站因素， 判断该网格区域船舶存在丢包的数量， 如果占比超过10％， 判断是由于该区域的地理环节导致存在盲区， 归纳丢包原因是由网格因素导致， 如果船舶 不仅在该网格中存在丢包现象， 在其他区域也频繁存在丢包原因， 将A IS丢包归结为船舶自 身原因导 致的丢包。 5.根据权利要求1所述的船舶自动识别系统数据处理方法， 其特征是， 丢包数据统计包 括单艘船舶丢包率统计、 网格丢包率统计和基站丢包率统计， 其中：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115422308 A 2单艘船舶丢包率统计： 单艘船舶的丢包率Rship计算公式如下： 其中Nship表示船舶在窗口内收到的AIS报文数量， Neship表示由于船舶自身原因丢包的 数量； 网格丢包率统计： 某网格窗口内的丢包率Rgrid计算公式如下： 其中Ngrid表示某网格在窗口内收到的AIS报文数量， Negrid表示由于网格区域地理环节 导致丢包的数量； 基站丢包率统计： 基站窗口内的丢包率Rbase计算公式如下： 其中Nbase表示某基站在窗口内收到的AIS报文数量， Nebase表示由于基站容量导致丢包 的数量。 6.根据权利要求1所述的船舶自动识别系统数据处理方法， 其特征是， 结合实时性能指 标统计结果进行可视化展示， 包括： 可视化展示由前后端分离模式实现， 后端通过Spring   Boot和MyBati s plus从Doris数据仓库中获取数据， 前端通过Vue， MapBox实现数据展示， 前 后端通过Ajax实现数据传递。 7.一种船舶自动识别系统数据处 理系统， 其特 征是， 包括： 数据采集模块： 用于通过AIS采集终端收集基站的AIS报文； 数据聚焦模块： 用于将各个AIS采集终端上传的数据汇聚后上传； 数据清洗模块： 用于采用流式计算 技术对AIS报文 进行清洗后， 推送到Redis缓存中； 数据分析模块： 用于基于清洗后的AIS报文 进行实时性能指标统计； 数据展示模块： 用于结合实时性能指标统计结果进行 可视化展示。 8.一种船舶自动识别系统数据处 理装置， 其特 征是， 包括处 理器及存 储介质； 所述存储介质用于存 储指令； 所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行根据权利要求1～6任一项所述方法的 步骤。 9.计算机可读存储介质， 其上存储有计算机程序， 其特征是， 该程序被处理器执行时实 现权利要求1～6任一项所述方法的步骤。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115422308 A 3